小学奥数辅导与练习21三阶幻方

三阶幻方

同学们：

在（三行三列）的正方形方格中，既不重复又不遗漏地填上1—9这9个连续的自然数，使每行、每列、每条对角线上的三个自然数的和均相等，这样的图形叫做三阶幻方。如果在（四行四列）的正方形方格中进行填数，就要不重复，不遗漏地在方格内填上16个连续自然数，且使每行、每列、每条对角线的四个自然数之和均相等，这样的图形叫四阶幻方。一般地，在几×几（几行几列）的方格里，既不重复又不遗漏地填上几×几个连续自然数，（注意这几×几个连续自然数不一定非要从1开始），每个数占一个格，且每行、每列、每条对角线上的几个自然数和均相等，我们把这个相等的和叫做幻和，几叫做阶，这样排成的数的图形叫做几阶幻方。

（一）思路指导与解答

例1. 用1～9这九个数编排一个三阶幻方。

分析：我们先用a、b、c、d、e、f、g、h、i分别填入九个空格内以代表应填的数。看图（2）：

（1）通过审题，我们知道幻和是多少才好进行填数。同时可以看到图（2）中，e是一个中间数，也是关键数。因为它分别要与第二行、第二列以及两条对角线上的另外两个数进行求和运算，结果都等于幻和；其次是三阶幻方中四个角上的数：a、c、g、i它们各自都要参加一行，一列及一条对角线的求和运算。如果e以及四个角上的数被确定之后，其它的数字便可以根据幻和是多少填写出来了。

（2）求幻和：

幻和

（3）选择突破口，显然是e，看图2。

因为：

所以：

也就是：

又因为：

所以

也就是说，图1中的中心方格中应填5，请注意，这个数正好是1～9这九个数中正中间的数。

（4）四个角上的数，a、c、g、i的特点。

我们先从a开始：想：a是奇数还是偶数。如果a为奇数，因为，所以也是奇数。因为奇＋奇＝偶。又因为，所以d与g同是奇数或同是偶数。分两种情况：

<1>当d、g都是奇数时，因为，，其中e，i都是奇数，所以f、h也只能是奇数。这样在图1中应填的数有a、d、e、f、g、h、i这七个奇数，而1～9中九个数只有五个奇数，所以矛盾，说明d、g不可能为奇数。

<2>当d、g为偶数时，因为，，因为i为奇数，所以f、h、c只能是偶数，这样就有c、d、f、g、h 五个偶数，而1～9这九个数中只有四个偶数，矛盾。说明d、g都是偶数也不行。

所以a不能是奇数，那么只能是偶数，于是由知i也是偶数。

用同样的方法可以得到c、g也只能是偶数。也就是说图1中四个角上的数都应填偶数。

（5）试验填数排出幻方。

因为是偶数，所以a的范围有2、4、6、8四个数，根据幻和等于15进行试验。

当时，或6，若，则有

，若，则有

，这样可填出两个幻方。

当时，请同学们自己练习填写。

用1～9这九个数编排的三阶幻方有八个：

说明：在上面图形中给出的用1～9这九个数字编排的八个三阶幻方中的任何一个，都可以对它上面的数字进行适当的对调与旋转。从而得到其它七个图形。

例2. 请编出一个三阶幻方，使其幻和为24。

分析：根据题意，要使三阶幻方的幻和为24，所以中心数必为，那么与8在一条直线上的各个组的其余两个数的和为16。

因为：

按上述条件填出并调整可得到一个三阶幻方，其幻和为24。

例3. 在下面图中的A、B、C、D处填上适当的数，使其成为一个三阶幻方。

分析：从第一行和对角线可得：

这样幻和

从第一行中可求出：

从第二行中可求出：

从第三行中可求出：

例4. 在下面各图形的○里填上适当的数，使每条线上三个数的和都等于21。

分析：这道题只要我们求出一个顶点上的数，其它数就容易求出来了。我们先想右下角的数。

（1）

想：“13”左右两个数的填法，“11”上下两个数的填法。

当8右边的数和10下面的数出现同一个数时，就是右下角要填的数，即右下角要填6。

（2）填写左下角○内的数：，左下角为7。

（3）填写下面○内的数：，上面数应填5。

（4）左边线上三个数相加：，说明符合条件。

［答题时间：25分钟］

（二）认真思考，独立完成

1. 用1～9这九个数补全图1中的幻方，并求幻和。

2. 用3～11这九个数补全图2中的幻方，并求幻和。

3. 在图3的空格中填入不大于15且互不相同的自然数使每一横行、竖行和对角线上的三个数之和都等于30。

【试题答案】

（二）认真思考，独立完成

1. 用1～9这九个数补全图1中的幻方，并求幻和。

2. 用3～11这九个数补全图2中的幻方，并求幻和。

3. 在图3的空格中填入不大于15且互不相同的自然数使每一横行、竖行和对角线上的三个数之和都等于30。